彈簧管式壓力表的工作原理及檢定
壓力表是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的儀表，它的使用保證了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的效率提高，減少了生產(chǎn)過(guò)程 中安全事故的發(fā)生。為了保證壓力表測(cè)量的準(zhǔn)確性，壓力表必須按照撿定規(guī)程進(jìn)行定期檢定。本文對(duì)壓力表的工作 原理及檢定進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。
彈簧管式壓力表是用彈簧管感受壓力的壓力儀表。 它在工程上有著廣泛的應(yīng)用，也是科研和國(guó)防建設(shè)中廣 泛使用的一種壓力計(jì)量?jī)x表。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維 護(hù)方便，測(cè)量范圍寬，穩(wěn)定性能滿(mǎn)足工程需要，價(jià)格便 宜，安全可靠，體積小以及指示清楚等。
1.彈簧管式壓力表的工作原理
在我國(guó)現(xiàn)有的壓力表生產(chǎn)中，為了便于生產(chǎn)、管 理和使用上的方便，分別對(duì)測(cè)量范圍和測(cè)量準(zhǔn)確度各自 規(guī)定了相應(yīng)的系列。
測(cè)量范圍：（0-1)MPa、（0-1.6)MPa、（0-2.5) MPa、 (0-4)MPa、 (0-6)MPa、 （0-25)MPa、 （0-60) MPa、(0-100)MPa 等。
測(cè)量準(zhǔn)確度：1) 一般壓力表1級(jí)、1.6級(jí)、2.5級(jí)、 4級(jí)。2)精密壓力表0.06級(jí)、0.1級(jí)、0.16級(jí)、0.25級(jí)、 0.4 級(jí)、0.6 級(jí)。
1.1彈簧管壓力表的構(gòu)造
彈簧管：它的形狀是彎圓成弧形。通常為橢圓 形狀的橫截面的無(wú)心管子。它的一端是連接在表體的管 座上焊接一體的，而且和被測(cè)壓力的介質(zhì)相互通聯(lián)，管 子的另外一面是密封的自由端，在壓力的作用下，該管 的自由端發(fā)生移動(dòng)，在固定的界限里，移動(dòng)指數(shù)與該測(cè) 量的壓力出現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系。
傳動(dòng)系統(tǒng)：又可以叫做機(jī)芯，機(jī)芯的構(gòu)造是由 扇形與中心兩個(gè)齒輪、游絲和上夾板和下夾板以及支柱 等零部件組成的。傳動(dòng)系統(tǒng)起到的作用是放大彈簧管自 由端的略小移動(dòng)’并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Ρ碇羔樀膱A狀扭轉(zhuǎn)、 移動(dòng)。
指示系統(tǒng)：它是由指針、刻度盤(pán)構(gòu)成的，主要 是將指針的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)刻度盤(pán)的分度指示顯示該儀表的被 測(cè)壓力值。
表殼：它的主要用途是穩(wěn)住和維護(hù)彈簧管、傳 動(dòng)系統(tǒng)以及指示區(qū)域的各種零件。
無(wú)論普通壓力表還是精密表，它的工作流程是， 被測(cè)方產(chǎn)生的壓力從接口位置進(jìn)入彈簧管中去，因產(chǎn)生 壓力，彈簧管將發(fā)生形狀變化，由橢圓變成圓形。這樣 使彈簧管的曲線(xiàn)度出現(xiàn)變小的情況，同時(shí)使管子發(fā)生伸 展?fàn)顟B(tài)，這樣也讓該表的自由端發(fā)生移動(dòng)。自由端移動(dòng) 時(shí)，是與該表的連桿同時(shí)移動(dòng)，將扇形與中心齒輪二者 構(gòu)成的傳動(dòng)組織將自由端的線(xiàn)性移動(dòng)改變成中心齒輪軸 的移動(dòng)，這樣可以連著按在齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)將自由端的 線(xiàn)性移動(dòng)變?yōu)橹行凝X輪軸的移動(dòng)，因此可以帶動(dòng)起安裝 在齒輪軸上面指針，將其發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，指針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)后， 也會(huì)連動(dòng)著中心齒輪下方的游絲發(fā)生改變，讓其發(fā)生旋 轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的發(fā)生是為了將中心齒輪與扇形齒輪 二者相互碰撞時(shí)發(fā)生空間的均勻，當(dāng)壓力消失后，彈簧 管此時(shí)會(huì)發(fā)生原來(lái)的狀態(tài)。回到原來(lái)狀態(tài)后將其與該表 的游絲相互配合將歸復(fù)指針回零。
1.2彈簧管壓力表原理
壓力表在檢定壓力時(shí)，被檢定的壓力的介質(zhì)加到 彈簧管中去，管壁接收被檢壓力，彈簧管橫截面出現(xiàn)形 狀變化的情況，該截面出現(xiàn)形狀為圓形的跡象，彈簧管 到達(dá)另一個(gè)位置，但是彈簧管橫截面還保持現(xiàn)狀，它會(huì) 把在彈簧管軸線(xiàn)所在平面里面出現(xiàn)形狀的變化。用彈簧 管的受力來(lái)探討，從彈簧管的軸線(xiàn)作一徑直于橢圓短軸 的截面，然后截面里面的彈簧管產(chǎn)生壓力的作用，會(huì)將 彈簧管向里面變成彎型，這時(shí)，截面外的彈簧管會(huì)得到 這一點(diǎn)的沿半徑方向的力。所以，彈簧管接收壓力后， 管子將形成直態(tài)，曲率也會(huì)變小，將彈簧管在均衡的移 到另一位置。這個(gè)均衡的位置與沒(méi)有得到壓力時(shí)的位置 進(jìn)行比較。相反，如果在檢定負(fù)壓時(shí)，彈簧管的曲率將 會(huì)變多。如果彈簧管在改變時(shí)，其中心軸線(xiàn)發(fā)生改變之 后還是中心軸線(xiàn)，但在改變之中，如果不理會(huì)縱向長(zhǎng)度 發(fā)生的略小變化，彈簧管的長(zhǎng)度可以認(rèn)定為沒(méi)有發(fā)生 改變。
活節(jié)螺絲將拉桿和扇形齒輪接連起來(lái)。將活節(jié)螺 絲的固定位置挪動(dòng)，可以讓傳動(dòng)組織的傳遞比發(fā)生變化。 彈簧管在承擔(dān)最大壓力時(shí)，會(huì)將自由端的角位發(fā)生移動(dòng)。
彈簧管和大部分彈性敏感元件相同，擁有彈性后 效的特點(diǎn)，當(dāng)外力作用消失后，彈簧管不會(huì)馬上復(fù)原到 最初的狀態(tài)。彈性后效對(duì)彈性式儀表準(zhǔn)確度等級(jí)起著決 定性的影響。我們稱(chēng)加在彈性元件上的負(fù)載在其彈性范 圍內(nèi)進(jìn)行緩慢變化時(shí)，負(fù)載特性曲線(xiàn)不重合的現(xiàn)象為彈 性遲滯。彈性元件的彈性后效與彈性遲滯二者通常是一 起發(fā)生的。根據(jù)他們的存在，才出現(xiàn)了該壓力表的示值誤差。彈簧管的殘余變形是指外力作用消失后，長(zhǎng)時(shí)間 彈簧管不能恢復(fù)到原來(lái)的形狀和寸的現(xiàn)象。如塑性變形、 疲勞變形和蠕變等。彈性元件殘余變形的存在，將導(dǎo)致 壓力儀表值得失靈、失準(zhǔn)或示值不穩(wěn)定等現(xiàn)象，這樣的 儀表不宜繼續(xù)使用。
2.彈簧管壓力表的檢定
單圈彈簧管式壓力表的檢定，按檢定規(guī)程進(jìn)行。 檢定中所采用的活塞壓力計(jì)，它的最大允差的絕對(duì)值不 可以大于該壓力表允許誤差絕對(duì)值的1/4。
在檢定精密壓力表時(shí)，因?yàn)榫鼙肀韮?nèi)的元件是 要達(dá)到溫度的要求，所以在檢定精密壓力表時(shí)應(yīng)在規(guī)定 溫度的環(huán)境下放置2h以上才能進(jìn)行檢定。
如果壓力表開(kāi)始運(yùn)行后，在不產(chǎn)生壓力或疏空時(shí)， 在加壓檢定之前和降壓檢定之后應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)檢查，它必 須符合：
1)帶零點(diǎn)限止銷(xiāo)的壓力表，零點(diǎn)和指針?shù)N要保持 緊靠的局面，其縮格不可以超過(guò)該壓力表的允許誤差。
2)如果該壓力表沒(méi)有零位止銷(xiāo)，那么該壓力表的 零點(diǎn)線(xiàn)與指針最尖端處所產(chǎn)生的誤差不可以超過(guò)壓力表 的允許誤差。
3)真空表指針是要在零點(diǎn)分度線(xiàn)寬度范圍里，該 零點(diǎn)分度線(xiàn)的寬度控制在該真空表允許誤差的1.5倍。
4)精密壓力表的零點(diǎn)位置不得裝有零位限止銷(xiāo)， 以免限止指針的移動(dòng)。
一般壓力表的示值檢定按有數(shù)字的分度線(xiàn)進(jìn)行，檢定時(shí)逐漸增加壓力或疏空，當(dāng)檢定點(diǎn)達(dá)到測(cè)量上限后， 普通壓力表需耐壓3min，然后按原檢定點(diǎn)倒序回檢’檢 定過(guò)程中壓力表指針的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)在全分度范圍內(nèi)平穩(wěn)無(wú)跳 動(dòng)或卡住現(xiàn)象。
精密壓力表示值誤差檢定點(diǎn)應(yīng)不少于8個(gè)點(diǎn)，這 些點(diǎn)應(yīng)均勻分布在整個(gè)分度盤(pán)上，檢定時(shí)應(yīng)均勻地升高 壓力或疏空’在上限位置耐壓3min后，按原檢定點(diǎn)倒 序回檢。
在檢定壓力表的過(guò)程中，要對(duì)該壓力表進(jìn)行輕敲 位移前的讀數(shù)，和輕敲位移后的讀數(shù)。示值檢定主要計(jì) 算二項(xiàng)誤差：
(1)示值誤差。對(duì)任一檢定點(diǎn)，在升壓和降壓測(cè) 量時(shí)，輕敲位移所產(chǎn)生的示值與標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的誤差。在 測(cè)量范圍內(nèi)，該壓力表每一點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差，都要小于 規(guī)定的允許誤差。
(2)回程誤差。對(duì)任一檢定點(diǎn)，在升壓和降壓測(cè) 量時(shí)，輕敲位移所產(chǎn)生的示值與標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的誤差。該 壓力表每一點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差，都要小于規(guī)定的允許誤差。
(3)輕敲位移。對(duì)任何一個(gè)點(diǎn)，在升壓和降壓測(cè) 量時(shí)，輕敲表殼后引起的指針產(chǎn)生變動(dòng)值，任一輕敲變 動(dòng)值，應(yīng)小于允許誤差絕對(duì)值的二分之一。
壓力表是一種使用量大面廣的計(jì)量器具，掌握 其工作原理之后，對(duì)檢定工作也是有很大幫助的。總 之，檢定人員在檢定壓力表時(shí)一定要按照檢定規(guī)程嚴(yán)格 檢定。
